กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์สอดแนมวงแหวนขนาดมหึมารอบดาวเสาร์ซึ่งเป็นวงดนตรีที่ไกลที่สุดและไกลที่สุดในโลกวงแหวนนี้ แหวนนี้มีขนาดใหญ่แค่ไหน? “ ถ้าคุณมีดวงตาอินฟราเรดเหมือนสปิตเซอร์” แอนน์เวอร์บิสเชอร์นักวิจัยการวิจัยที่มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียชาร์ลอตต์วิลล์กล่าว“ จากโลกมันจะดูเหมือนดวงจันทร์เต็มดวงหนึ่งดวงที่ด้านใดด้านหนึ่งของดาวเสาร์” มันใหญ่มากอย่างไม่น่าเชื่อ! วัตถุจำนวนมากเริ่มต้นจากโลกประมาณหกล้านกิโลเมตร (3.7 ล้านไมล์) และขยายออกไปด้านนอกอีกประมาณ 12 ล้านกิโลเมตร (7.4 ล้านไมล์) โลกหนึ่งพันล้านดวงสามารถพอดีกับปริมาตรของพื้นที่ซึ่งวงแหวนนี้ครอบครอง
เหตุใดจึงไม่ตรวจพบโครงสร้างขนาดมหึมาก่อนหน้านี้
“ มันจางมาก ๆ ความผอมบางอย่างมาก "Verbiscer บอกกับนิตยสาร Space “ ถ้าคุณยืนอยู่ในวงแหวนคุณจะไม่รู้ด้วยซ้ำ ในพื้นที่ลูกบาศก์กิโลเมตรมีเพียง 10-20 อนุภาคเท่านั้น อนุภาคมีขนาดใกล้เคียงกับอนุภาคหมอก แต่มีการกระจายออกไปมาก เราแค่มองไปที่การปล่อยความร้อนอนุภาคเล็ก ๆ เหล่านี้กำลังจะถูกส่งออกไป เราไม่ได้มองแสงแดดที่สะท้อนจากการสังเกตการณ์ที่เราทำกับสปิตเซอร์ นั่นคือสิ่งที่ทำให้สปิตเซอร์เป็นเครื่องมือที่สมบูรณ์แบบสำหรับใช้ในการลองและค้นหาโครงสร้างของฝุ่น วงแหวนนี้คล้ายกับดิสก์เศษรอบดาวฤกษ์อื่นที่สปิตเซอร์สังเกต
ทีมวิจัยไม่เพียง แต่สะดุดแหวนนี้ พวกเขาค้นหามัน ทีมประกอบด้วย Verbiscer, Douglas Hamilton จาก University of Maryland, คอลเลจพาร์คและ Michael Skrutskie จาก University of Virginia, Charlottesville พวกเขาใช้กล้องอินฟาเรดที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าในสปิตเซอร์เรียกว่าโฟโตมิเตอร์การถ่ายภาพ multiband และทำการสำรวจในเดือนกุมภาพันธ์ 2009 ก่อนสปิตเซอร์วิ่งออกจากสารหล่อเย็นในเดือนพฤษภาคมและเริ่มภารกิจ "อบอุ่น"
“ เป็นเวลากว่า 300 ปีแล้วที่ผู้คนพยายามอธิบายลักษณะของดวงจันทร์ของดวงจันทร์ Iapetus (ซึ่งถูกค้นพบโดย Giovanni Cassini ในปี 1671) และสาเหตุที่ด้านหนึ่งของดวงจันทร์สว่างและมืดมาก” Verbiscer กล่าว “ ในช่วง 35 ปีที่ผ่านมามีพระจันทร์อีกดวงหนึ่ง Phoebe เกิดขึ้นตามคำอธิบายที่เป็นไปได้เนื่องจากมีการเชื่อมต่อระหว่างดวงจันทร์ทั้งสองดวง Phoebe นั้นมืดมากและตรงกับ albedo หรือความสว่างของวัสดุสีเข้มของซีกโลกชั้นนำของ Iapetus Phoebe มีวงโคจรถอยหลังเข้าคลองและ Iapetus อยู่ในวงโคจรระดับมืออาชีพ ดังนั้นหากมีการปล่อยอนุภาคออกจาก Phoebe และหมุนวนไปทางดาวเสาร์พวกมันจะโจมตี Iapetus ทันทีบนซีกโลกชั้นนำนั้น”
Verbiscer กล่าวว่าแบบไดนามิกคำอธิบายสำหรับด้านมืดของ Iapetus นี้ได้รับการพูดคุยและพยายามที่จะเป็นแบบอย่าง แต่ไม่มีใครคิดว่าจะใช้สปิตเซอร์เพื่อค้นหาฝุ่นในบริเวณนั้น “ นั่นคือความคิดของเรา” เธอกล่าว “ ชื่อของข้อเสนอของเราคือ Ring แหวนดาวเสาร์ใหม่ ’เรากำลังมองหาโครงสร้างฝุ่นที่เกี่ยวข้องกับ Phoebe และในวงโคจรเดียวกันและแน่นอนว่าเป็นสิ่งที่เราเห็น”
Verbiscer กล่าวว่ามันจะเป็นเรื่องยากมากสำหรับยานแคสสินีและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกล้องถ่ายภาพเพื่อดูวงแหวนนี้เนื่องจากมันแสดงเฉพาะในอินฟราเรด Plus Cassini อยู่ในวงแหวนนี้และจะต้องมองผ่านวงแหวนอื่นของดาวเสาร์ “ วงแหวนนี้ใหญ่มาก แต่ยังอ่อนแรงมันจะยากที่จะรู้ว่าเมื่อคุณดูที่มันและเมื่อคุณไม่ได้”
ความสูงแนวตั้งและความชอบในการโคจรของวงแหวนนี้ตรงกับวงโคจรของ Phoebe บนท้องฟ้าอย่างสมบูรณ์ “ ถ้าคุณวางแผนที่จะ Phoebe ปรากฏตัวเมื่อเวลาผ่านไปรอบ ๆ ดาวเสาร์แหวนก็จะเข้ากันทุกประการ Verbiscer กล่าว “ คิดว่าหนึ่งในสี่หมุนอยู่บนโต๊ะ แหวนมีปลายแนวตั้งที่เหมือนกันและวงโคจรของ Phoebe ทำสิ่งเดียวกัน
นักวิทยาศาสตร์ไม่มีหลักฐานแน่ชัด แต่ส่วนใหญ่แล้วอนุภาคฝุ่นมาจาก Phoebe “ เราไม่ได้รับการยืนยันอย่างแน่นอน แต่ก็มีการแนะนำอย่างชัดเจนว่ามาจาก Phoebe” Verbiscer กล่าว “ วัสดุทั้งหมดรวมกันเป็นจำนวนเงินที่คุณจะได้รับจากการขุดหลุมอุกกาบาตขนาดประมาณหนึ่งกิโลเมตรที่ Phoebe”
Phoebe อยู่ห่างออกไป 200 กม. และมีหลุมอุกกาบาตมากดังนั้นปล่องภูเขาไฟ 1 กม. จึงไม่ใช่หลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่เกินไป “ ดังนั้นเราไม่สามารถมองเห็นหลุมอุกกาบาตบน Phoebe และบอกว่ามีวงแหวนสร้าง” Verbiscer อธิบาย “ เป็นไปได้ว่ามันมาจากผลกระทบเล็ก ๆ ที่แตกต่างกันหลายอย่างและวงแหวนยังคงได้รับการส่งมอบจากผลกระทบที่ตามมาและ micrometeorites กระทบ Phoebe เปิดตัววัสดุเข้าไปในวงแหวนนี้ทำให้ฝุ่นและวัสดุจากพื้นผิวของ Phoebe
แต่ยังมีความลึกลับเล็กน้อยเกี่ยวกับสีของซีกโลกชั้นนำของ Iapetus
ดวงจันทร์ทั้งสองได้รับการเปรียบเทียบบ่อยครั้งในองค์ประกอบและในใกล้อินฟราเรดพวกเขาแบ่งปันคุณสมบัติการดูดซึม อย่างไรก็ตามในรังสีอัลตราไวโอเลตสเปกตรัมก็ไม่ตรงกันเช่นกัน “ ในแง่ของสีบน Iapetus สีเข้มดูแดงมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ Phoebe ดังนั้นจึงมีสีไม่ตรงกันเล็กน้อย” Verbiscer กล่าว “ มันอาจเป็นอนุภาคที่ถูกปล่อยออกมาจาก Phoebe ผสมกับสิ่งที่อยู่ใน Iapetus ซึ่งอาจอธิบายถึงความแตกต่างของสี นั่นอาจเป็นสิ่งที่น่าสนใจในการสำรวจทำแบบจำลองการผสมสเปกตรัมเพื่อหาวัสดุ Iapetus ดั้งเดิมและผสมกับวัสดุของ Phoebe ดูว่าพวกมันถูกทำให้เป็นสีแดงหรือไม่”
ตัววงแหวนนั้นจางเกินกว่าที่จะลองสเปกตรัมเพื่อลองดูว่าวัสดุใดบ้างที่ประกอบขึ้นเป็นวงแหวน แต่ข้อสมมติฐานคือวัสดุที่มาจากพื้นผิวด้านบนของพื้นผิวที่เป็นหลุมอุกกาบาตของ Pheobe ซึ่งอาจรวมถึงน้ำแข็งด้วย การถ่ายภาพระยะใกล้ของดวงจันทร์ของแคสสินีจากปี 2004 แสดงหลุมอุกกาบาตที่สดใสซึ่งบอกเป็นนัยว่าน้ำแข็งอยู่ใกล้กับผิวน้ำ
สปิตเซอร์สามารถสัมผัสแสงเรืองแสงของฝุ่นเย็นซึ่งเป็นเพียงประมาณ 80 เคลวิน (ลบ 316 องศาฟาเรนไฮต์) วัตถุเย็นส่องแสงด้วยอินฟราเรดหรือรังสีความร้อน ตัวอย่างเช่นแม้แต่ถ้วยไอศกรีมก็ยังสว่างด้วยแสงอินฟราเรด “ ด้วยการมุ่งเน้นไปที่การเรืองแสงของฝุ่นเย็นของแหวนสปิตเซอร์ทำให้มันง่ายต่อการค้นหา” เวอร์บิสเซอร์กล่าว
เอกสารของทีมปรากฏในวารสาร Nature วันนี้ เวอร์ชันออนไลน์มีให้ที่นี่
คำบรรยายภาพนำ: แนวคิดศิลปินของแหวนดาวเสาร์ใหม่ เครดิต: NASA / JPL-Caltech / R Hurt (SSC) เครดิตสิ่งที่ใส่เข้าไป (Saturn, Phoebe และ Iapetus) คือ NASA / JPL / SSI รูปภาพมารยาทแอนน์ Verbiscer
ที่มา: สัมภาษณ์แอน Verbiscer
